學(xué)習(xí)情境1 供配電系統(tǒng)的認(rèn)識

1、 學(xué)習(xí)情境一 供配電系統(tǒng)的認(rèn)識首先來學(xué)習(xí)一下電力系統(tǒng)的基本知識。電力是怎么傳輸?shù)?如何保證工業(yè)、農(nóng)業(yè)及普通家庭的用電？任務(wù)目標(biāo)l 了解電力系統(tǒng)的基本概念、組成和作用。l 了解電力系統(tǒng)中發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶之間的關(guān)系。l 了解電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。l 了解供配電系統(tǒng)電壓的選擇要求。任務(wù)一 電力系統(tǒng)的認(rèn)識 所謂的電力系統(tǒng)，就是包括不同類型的發(fā)電機(jī)，配電裝置，輸、配電線路，升壓及降壓變配電所和用戶，它們組成一個整體，對電能進(jìn)行不間斷的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1掌握電力系統(tǒng)的基本組成。2了解電力系統(tǒng)與供配電系統(tǒng)的聯(lián)系和區(qū)別。3了解電力系統(tǒng)的電壓要求。4掌握如何為工廠供配電系統(tǒng)選擇配電電壓的

2、方法。子任務(wù)一 電力系統(tǒng)的組成認(rèn)識子任務(wù)目標(biāo)：1了解電力系統(tǒng)的組成。2了解電力系統(tǒng)的重要組成部分（如發(fā)電廠、電力網(wǎng)等）的主要任務(wù)及功能。電力系統(tǒng)通常是由發(fā)電廠、高低壓控制裝置、電氣線路、變配電所和電力負(fù)荷（用戶）等部分組成。工廠供配電系統(tǒng)是指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個電路系統(tǒng)，是由工廠變配電所、配電線路和用電設(shè)備構(gòu)成的整體，以實(shí)現(xiàn)工廠電能的接收、分配、變換、輸送和使用。工廠供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，也是電力系統(tǒng)的主要用戶。一、電力系統(tǒng)概述圖1-1所示為電力系統(tǒng)示意圖，虛線框內(nèi)即為工廠供配電系統(tǒng)。工廠供配電系統(tǒng)中，變配電所擔(dān)負(fù)著接收電能、變換電壓和分配電能的任務(wù)；配

3、電線路承擔(dān)著輸送和分配電能的任務(wù)；用電設(shè)備指的是消耗電能的電動機(jī)、照明設(shè)備等。圖1-1 電力系統(tǒng)示意圖不同類型的工廠，其供電系統(tǒng)組成各不相同。大型工廠及某些電源進(jìn)線電壓為35 kV及以上的中型工廠，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，將35 kV及以上的電源電壓降為610 kV的配電電壓，然后通過高壓配電線路將電能送到各個車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓等級。一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是610 kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，然后再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所或由高壓配電線路直接供給高壓用電設(shè)備。車間變電

4、所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將610 kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓(如220380 V)，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。對于一般小型工廠，由于所需容量多數(shù)都不會大于1000 kV·A，因而通常只設(shè)一個降壓變電所，將610 kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓。當(dāng)工廠所需容量不大于160 kV·A時，一般采用低壓電源進(jìn)線，因此工廠只需設(shè)一個低壓配電間。對工廠供配電系統(tǒng)的基本要求是：安全、靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)。二、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、輸送、分配、變換和使用的一個統(tǒng)一整體。電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成。圖1-2所示為電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)

5、示意圖。圖1-2 電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)示意圖下面分別介紹電力系統(tǒng)的各組成部分。1發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的地方，其種類很多，一般根據(jù)所利用能源的不同分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廣、潮汐發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等。按發(fā)電廠的規(guī)模和供電范圍又可以分為區(qū)域性發(fā)電廠、地方發(fā)電廠和自備專用發(fā)電廠等。（1）火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠是將燃料（如煤、石油、天然氣、油頁巖等）的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。能量的轉(zhuǎn)換過程是：燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能電能。通常將鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)，其中汽輪機(jī)又被稱為原動機(jī)?；鹆Πl(fā)電廠可分為凝汽式火力發(fā)電廠（通常稱火電廠）和供熱式火力發(fā)電廠（

6、通常稱熱電廠）。（2）水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠簡稱水電廠。水電廠就是把水的位能和動能轉(zhuǎn)變成電能的工廠。能量的轉(zhuǎn)換過程是：水能機(jī)械能電能。根據(jù)集中落差的方式分為堤壩式、引水式和混合式；按運(yùn)行方式的不同又可分為有調(diào)節(jié)水電站、無調(diào)節(jié)水電站和抽水蓄能水電站。 堤壩式水電廠。在河流的適當(dāng)位置上修建攔河水壩，利用壩的上下游水位形成的較大落差，引水發(fā)電。堤壩式水電廠可以分為壩后式（如劉家峽、丹江口水電廠）和河床式（如葛州壩水電廠）兩種。 引水式水電廠。水電廠建在水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水管道引入廠房。 抽水蓄能電廠。這種水電廠由高落差的上下兩個水庫和具備水輪機(jī)發(fā)電機(jī)或電動機(jī)水泵兩種工作方式的

7、可逆機(jī)組組成。抽水蓄能電廠一般作為調(diào)峰電廠運(yùn)行。此外，抽水蓄能電廠還可以作系統(tǒng)的備用容量、調(diào)頻、調(diào)相等用途。目前廣州抽水蓄能電廠是世界上最大的抽水蓄能電廠。（3）核電廠核電廠是利用核能發(fā)電的電廠，核電機(jī)組與普通火力發(fā)電機(jī)組不同的是以核反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器替代了鍋爐設(shè)備，而汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)部分基本相同。核電廠的建設(shè)費(fèi)用雖然高于火電廠，但其燃料費(fèi)用遠(yuǎn)低于火電廠，因此，核電廠的綜合發(fā)電成本普遍比火電廠低，能取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。1kg鈾235約等于2700t標(biāo)準(zhǔn)煤。以1000MW壓水堆核電廠為例，它一年約需1t鈾，而普通火電廠一年則需3×106t燃料。我國已建成發(fā)電的核電廠有大亞灣和秦山核電廠等

8、。（4）其他類型發(fā)電廠其他類型發(fā)電廠有風(fēng)力發(fā)電5、地?zé)岚l(fā)電5、太陽能發(fā)電5、潮汐發(fā)電5等。2電力網(wǎng)電力網(wǎng)由變配電所和各種不同電壓等級的線路組成，它的任務(wù)是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送、變換和分配到電能用戶。電力網(wǎng)按電壓高低和供電范圍的大小又分為區(qū)域網(wǎng)和地方網(wǎng)。區(qū)域網(wǎng)供電范圍大，且電壓一般在220 kV以上；地方網(wǎng)供電范圍小，最高電壓一般不超過110 kV。3高低壓控制裝置高、低控制裝置主要用于配電的整個過程，主要是控制高壓線路接到小區(qū)的環(huán)網(wǎng)柜，然后由環(huán)網(wǎng)柜到變壓器，經(jīng)變壓器降壓再到低壓柜，最后由低壓柜來連接各個用電的配電箱，完成配電任務(wù)。4用戶用戶是指將電能轉(zhuǎn)換為所需要的其他形式能量的工廠或用電設(shè)備

9、。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，各國建立的電力系統(tǒng)，其容量及范圍越來越大。建立大型電力系統(tǒng)可以經(jīng)濟(jì)合理地利用一次能源，降低發(fā)電成本，減少電能損耗，提高電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電能的靈活調(diào)節(jié)和調(diào)度，大大提高供電可靠性。子任務(wù)二 電力系統(tǒng)的基本要求子任務(wù)目標(biāo)：1了解電力系統(tǒng)的電壓要求。2掌握工廠供配電系統(tǒng)配電電壓的選擇標(biāo)準(zhǔn)及要求。3掌握工廠供配電系統(tǒng)對電壓的質(zhì)量要求。根據(jù)受電設(shè)備和供電設(shè)備的額定電壓，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1562007標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定了交流電力網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等級，國家標(biāo)準(zhǔn)的制定為在全國范圍內(nèi)形成一個標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完美的綜合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。一、電力系統(tǒng)的電壓要求1三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電

10、壓（1）電網(wǎng)(電力線路)的額定電壓(rated voltage)電網(wǎng)的額定電壓是確定其他一切電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)，它是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及電力工業(yè)的現(xiàn)有水平，經(jīng)過全面的技術(shù)分析后確定的。三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備常用的額定電壓如表1-1所示。表1-1 三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備常用的額定電壓分類電網(wǎng)和用電設(shè)備電壓/kV發(fā)電機(jī)額定電壓/kV電力變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組低壓高壓3610356611022033050075013.8, 15.75,18,20,22,24,2613.8, 15.75,18,20,22,24,26356611022033050075012124236

11、3550820（2）電力設(shè)備的額定電壓 用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓的5，以補(bǔ)償線路上的電壓損失。變壓器的額定電壓分為一次繞組額定電壓和二次繞組額定電壓。 變壓器一次繞組額定電壓分兩種情況：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時（見圖1-3中的變壓器T1），其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓的5；當(dāng)變壓器連接在線路上時（見圖1-3中的變壓器T2），成為電網(wǎng)上的一個負(fù)荷，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。 變壓器的二次繞組額定電壓也分兩種情況：當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長時（見圖1-3中的變壓器T1），其額定電壓應(yīng)高于同級電網(wǎng)

12、額定電壓的10，5%用來補(bǔ)償變壓器二次繞組的內(nèi)阻抗壓降，5%用來補(bǔ)償線路上的電壓損失；當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長時，（見圖1-3中的變壓器T2），其額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓的5即可，用于補(bǔ)償變壓器內(nèi)部的電壓損耗。圖1-3 電力變壓器的額定說明2電壓分類及高低電壓的劃分按國標(biāo)規(guī)定，額定電壓分為三類： 第一類額定電壓為100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等，主要用于安全照明、潮濕工地建筑內(nèi)部的局部照明及小容量負(fù)荷。第二類額定電壓為100 V以上、1000 V以下，如127 V、220 V、380 V、600 V等，主要用作低壓動力電源和照明電源。第三類額定電壓為1 kV以上，有6

13、 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV等，主要用于高壓用電設(shè)備、發(fā)電及輸電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，通常把1 kV以下的電壓稱為低壓，1 kV以上的電壓稱為高壓，220 kV以上的電壓稱為超高壓，1000 kV以上的電壓稱為特高壓。三相電力設(shè)備的額定電壓不作特別說明時均指線電壓。二、工廠供配電系統(tǒng)配電電壓的選擇1高壓配電電壓的選擇工廠供配電系統(tǒng)的高壓配電電壓主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷阂约肮S高壓用電設(shè)備的電壓、容量和數(shù)量等因素。中、小型工廠采用的高壓配電電壓通常為610 kV，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，最好采用10 kV配電電壓。由于同樣的輸送

14、功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，線路所采用的導(dǎo)線或電纜截面越小，因而采用10 kV配電電壓可以減少線路的初投資和金屬消耗量，還可以減少線路的電能損耗和電壓損耗。從設(shè)備的選型及將來的發(fā)展來說，10 kV更優(yōu)于6 kV。對于一些廠區(qū)面積大、負(fù)荷大且集中的大型廠礦，如廠區(qū)的環(huán)境條件允許，可采用35220 kV架空線直接深入工廠負(fù)荷中心配電，這樣可以分散建立總降壓變電所，簡化供電環(huán)節(jié)，節(jié)約有色金屬，降低功率損耗和電壓損失。2低壓配電電壓的選擇工廠供配電系統(tǒng)的低壓配電電壓一般采用220/380 V的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，但在某些特殊的場合如礦井，因負(fù)荷中心遠(yuǎn)離變電所，為保證負(fù)荷端的電壓水平故采

15、用660 V電壓作為配電電壓，這樣不僅可以減少線路的電壓損耗，降低線路有色金屬消耗量，而且能夠增加配電半徑，提高供電能力，簡化供配電系統(tǒng)。另外，在某些場合，由于安全的原因，可以采用特殊的安全低電壓配電。三、工廠供配電系統(tǒng)的質(zhì)量要求為了使工辦企業(yè)供配電工作很好地為生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工礦企業(yè)生產(chǎn)和群眾生活用電的需要，并節(jié)約能源，工廠供配電系統(tǒng)必須保證做到以下幾點(diǎn)質(zhì)量要求：1安全性切實(shí)保證工礦企業(yè)生產(chǎn)和群眾生活用電的需要，在電能的供應(yīng)、分配和使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2電壓的質(zhì)量要求（1）電壓標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 123252008電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差

16、： 35 kV及以上供電電壓，正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%；220 V單相供電電壓允許偏差為+7%、-10%。（2）電壓不穩(wěn)定所造成的危害電壓偏差過大的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)會帶來很多危害，原因主要是當(dāng)電流通過線路和變壓器等電氣設(shè)備時，都要產(chǎn)生電壓降，使用戶的受端電壓低于送端電壓，同時供電系統(tǒng)負(fù)荷的變化也會使供電系統(tǒng)的電壓損失產(chǎn)生變化。負(fù)荷最大時，系統(tǒng)電壓損失增大，用戶端電壓降低；負(fù)荷減小時，系統(tǒng)電壓損失減小，用戶端電壓升高。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏移超過允許值時，使用電設(shè)備運(yùn)行特性惡化。在一般情況下，離電源越遠(yuǎn)、負(fù)荷越大，則用戶電壓越低。如

17、果加在用電設(shè)備上的電壓與用電設(shè)備的額定電壓差值較大時，用電設(shè)備將不能正常工作，甚至造成危害。例如加在白熾燈兩端的電壓低于額定電壓5時，發(fā)光效率約降低18；低于額定電壓10時，發(fā)光效率降低35。當(dāng)電壓降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩急劇減小，轉(zhuǎn)速下降，可能會導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢，甚至?xí)斐芍卮笫鹿?。電壓降低還會使電動機(jī)本身啟動困難，使它在運(yùn)行中溫度升高，加速了絕緣老化，甚至燒壞電動機(jī)。當(dāng)電壓降低而輸送功率不變時，則線路中電流增大，電功率和電能損失增加，加大工廠生產(chǎn)成本。當(dāng)加在電氣設(shè)備上的電壓高于它的額定電壓時，同樣會對電氣設(shè)備造成過電壓危害，使其使用壽命縮短，并使其有功功率損失，無功消耗增大。（3）保證電壓質(zhì)量

18、的方法為了保證較好的電壓質(zhì)量，滿足用電設(shè)備對電壓偏移的要求，可采用下列方法調(diào)整電壓：正確選擇變壓器的變壓比和分接頭，使變壓器的二次線圈輸出電壓高于用電設(shè)備的額定電壓，高出的電壓可以補(bǔ)償線路的電壓損失，使電壓偏移不超出允許范圍。調(diào)壓方式可分為無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，當(dāng)供給變壓器的電壓不符合一次線圈的額定電壓時，通過調(diào)整一次線圈上的分接頭，均能使二次線圈的電壓接近額定電壓。 無載調(diào)壓。此種調(diào)壓只適于具有停電條件的供給季節(jié)性用戶的變配電所或多臺變壓器并列運(yùn)行，且容許經(jīng)常切換操作的變配電所。 有載調(diào)壓。為了保證連續(xù)供電和達(dá)到自動調(diào)壓的目的，有條件的大中型工礦企業(yè)的總降壓變配電所可安裝有載調(diào)壓變壓器，以

19、自動調(diào)整電壓。 合理選擇導(dǎo)線截面積，減小系統(tǒng)阻抗。以減小線路電壓損失。 盡量使三相負(fù)荷平衡。三相負(fù)荷分布不平衡，將產(chǎn)生不平衡電壓。 3頻率的要求我國工業(yè)上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓頻率(簡稱工頻)為50 Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.2 Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5 Hz。在有功功率電源不足或缺乏備用容量的電力系統(tǒng)中，當(dāng)有功負(fù)荷增加時，會造成頻率下降，使電氣設(shè)備在低頻率下運(yùn)行。低頻率運(yùn)行除會對發(fā)電廠的安全運(yùn)行造成較大危害外，還會使所有用戶的電動機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低。例如，若電流頻率由50 Hz降到48Hz，電動機(jī)轉(zhuǎn)速將降低4，致使冶金、化工、機(jī)械、紡織、造紙等工業(yè)

20、的產(chǎn)量和質(zhì)量都會受到影響。電壓頻率的調(diào)整主要由發(fā)電廠來完成，工廠電力系統(tǒng)的頻率指標(biāo)由電力系統(tǒng)給予保證。4可靠性電力系統(tǒng)的負(fù)荷就是系統(tǒng)中用電設(shè)備所消耗功率的總和，按照功率的性質(zhì)，用電負(fù)荷可分為有功負(fù)荷和無功負(fù)荷兩種。它們大致分為異步電動機(jī)、同步電動機(jī)、電熱電爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備等若干類，不同行業(yè)中，這些用電設(shè)備占的比重也不同。有功負(fù)荷是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量時，在用電設(shè)備中實(shí)際消耗的有功功率。無功負(fù)荷是指電力電路內(nèi)、電動機(jī)、變壓器內(nèi)，電、磁場可交換的那部分無功功率。發(fā)電機(jī)既產(chǎn)生有功功率，又產(chǎn)生無功功率。它的視在功率等于額定電壓UN和額定電流IN的乘積。一般銘脾上的功率指有功功率。安全、可靠，

21、不僅是對工礦企業(yè)供電的基本要求，同時也是對電力系統(tǒng)的基本要求。電力系統(tǒng)中的各種動力設(shè)備以及發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶的電氣設(shè)備都有發(fā)生故障或遇到異常情況(風(fēng)、暴風(fēng)雷等)的可能，從而影響電力系統(tǒng)或工礦企業(yè)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成用戶供電中斷，甚至造成重大或無法挽回的損失。電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中對供電可靠性的要求根據(jù)不同的電能用戶，特別是負(fù)荷等級不同的工礦企業(yè)有所差別。衡量供電可靠性的指標(biāo)，一般是以全部平均供電時間占全年時間的百分?jǐn)?shù)來表示。例如全年時間為8760 h，用戶平均停電時間為8.76h，則停電時間占全年時間的0.1，即供電的可靠性為99.9。根據(jù)用戶和負(fù)荷的重要程度，及對供電可靠性的要求，把電力

22、負(fù)荷分為以下三級：（1）一級負(fù)荷（first order load）一級負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負(fù)荷。如火車站、大會堂、重要賓館、通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術(shù)室、煉鋼爐、國家級重點(diǎn)文物保護(hù)場所等。一級負(fù)荷要求由兩個獨(dú)立電源供電，當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。對一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組（如柴油發(fā)電機(jī)組）、專門的供電線路、蓄電池組、干電池等。 （2）二級負(fù)荷（second order load）二

23、級負(fù)荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的電力負(fù)荷，這種負(fù)荷若突然停電，將引起主要設(shè)備損壞，產(chǎn)生重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)或產(chǎn)出大量廢品，或?qū)е聫?fù)雜的生產(chǎn)過程出現(xiàn)長期混亂需較長時間才能恢復(fù)，或因處理不當(dāng)而發(fā)生人身事故等，如紡織廠、抗菌素制造廠、水泥廠大窯和化工廠等。二級負(fù)荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺（這兩臺變壓器不一定在同一變電所），兩個回路電源線應(yīng)盡量引自不同的變壓器或兩段母線，當(dāng)其中有一條回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。（3）三級負(fù)荷（third order load）三級負(fù)荷指不屬于一級負(fù)荷和二線負(fù)荷的負(fù)荷，停電后造成的損失不大

24、。例如工礦企業(yè)的附屬車間，日常生活、一般的農(nóng)業(yè)用電等。三級負(fù)荷的電源則無特殊要求。在供電發(fā)生矛盾時，為了保證供電質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的級別，采取適當(dāng)措施，將部分不十分重要的用戶或負(fù)荷切除。任務(wù)二 工廠供配電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1掌握工廠供配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式。2了解工廠變配電所的主電路圖認(rèn)識。3了解變配電所的分類及作用。4掌握變配電所的安裝及運(yùn)行。子任務(wù)一 工廠供配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式子任務(wù)目標(biāo)：1掌握電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。2掌握低壓供配電系統(tǒng)的三種運(yùn)行方式。一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式中性點(diǎn)不接地方式即電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)不與大地相連接。發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)在電力發(fā)展史上，最初由于電力系統(tǒng)的容量不

25、大、電壓不高、線路不長，所以都采用中性點(diǎn)不接地的方式作為主要工作方式，它能滿足可靠性和用戶供電要求。但是隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量日益增大，輸電電壓越來越高，輸電距離越來越長。于是，線路對地的電容電流也隨之增大，這樣，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，在接地處就有較大的電容電流通過，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧不能自行熄火，從而引起事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)線路對地電容電流的大小，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式分為兩大類：一類稱為大接地電流系統(tǒng)，另一類稱為小接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過低阻抗接地的系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)；中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)過消弧線圈以及其他高阻抗接地的系統(tǒng)稱為小接地電流系統(tǒng)。從運(yùn)行的可靠性、安全運(yùn)

26、行和人身安全考慮，目前采用最廣泛的有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)不接地三種運(yùn)行方式。中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式的主要缺點(diǎn)是供電可靠性低。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生一相接地故障時，通過故障點(diǎn)和變壓器的中性點(diǎn)與大地形成短路回路，出現(xiàn)很大的短路電流，引起線路跳閘。為了減少供電線路事故停電次數(shù)，采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式是有利的。中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)，當(dāng)二相故障時，不構(gòu)成短路回路，故障線路可以繼續(xù)帶故障點(diǎn)運(yùn)行2h，這時其他兩個非故障相對地電壓變?yōu)榫€電壓。因此，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備對地絕緣應(yīng)按線電壓考慮。對于電壓等級較高的系統(tǒng)，電氣設(shè)備的絕緣投資對總投資影響較大，降低絕緣水平的要求會帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效

27、益。在我國，110kV及以上的系統(tǒng)，一般都采用中性點(diǎn)直接接地的大電流接地方式。對于電壓為6l0kV的系統(tǒng)，單相接地電流小于30A，20kV及以上系統(tǒng)單相接地電流10A時，才采用中性點(diǎn)不接地方式。3560kV的高壓電網(wǎng)多采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。對于低壓用電系統(tǒng)，為了獲得380220V兩種供電電壓，習(xí)慣上采用中性點(diǎn)直接接地，構(gòu)成三相四線制供電方式。下面對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在各種工作狀態(tài)下的有關(guān)情況加以分析。 1中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（1）正常運(yùn)行電力系統(tǒng)中的三相導(dǎo)線之間和各相導(dǎo)線對地之間都存在著分布電容，沿導(dǎo)線全長也都有電容分布。為了討論方便，假設(shè)三相系統(tǒng)是對稱的，那么各相對地均勻分布的電容可

28、由集中電容C表示，如圖1-4（a）所示。由于導(dǎo)線間電容電流數(shù)值較小，可不考慮。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時，三個相電壓、是對稱的，三相對地電容電流、也是對稱的，其相量和為零，所以中性點(diǎn)沒有電流流過。各相對地電壓就是其相電壓，如圖1-4（b）所示。圖1-4 正常運(yùn)行時中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（2）故障運(yùn)行當(dāng)系統(tǒng)任何一相絕緣受到破壞而接地時，各相對地電壓、對地電容電流都要發(fā)生改變。當(dāng)故障相（例如第3相）完全接地時，如圖1-5所示。接地的第3相對地電壓為零，非接地相第1相對地電壓和第2相對地電壓即非接地兩相對地電壓均升高倍，變?yōu)榫€電壓，由于第1、2兩相對地電壓升高倍，使得該兩相對地電容電流品也相應(yīng)地增大

29、倍；而接地的第3相，對地電容電流為零。接地的第3相對地電壓為零，即U3'=0，但線間電壓并沒有發(fā)生變化。非接地相 第1相對地電壓U1'=U1+(-U3)=U13 第2相對地電壓U2'=U2+(-U3)=U23即非接地兩相對地電壓均升高倍，變?yōu)榫€電壓。當(dāng)?shù)?相接地時，由于第1、2兩相對地電壓升高倍，使得這兩相對地電容電流也相應(yīng)地增大倍。正常情況下，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地電容電流為正常運(yùn)行時每相對地電容電流的3倍。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時有以下特點(diǎn)： 經(jīng)故障相流入故障點(diǎn)的電流為正常時本電壓等級每相對地電容電流的3倍。 中性點(diǎn)對地電壓升高為相電壓。 非故障相的對地電壓

30、升高為線電壓。 線電壓與正常時的相同。圖1-5 單相接地時的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，單相接地電流超過規(guī)定的數(shù)值時，電弧將不能自行熄滅。為了減小接地電流，造成故障點(diǎn)自行滅弧條件，一般采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的措施。消弧線圈是一個具有鐵心的可調(diào)電感線圈電機(jī)的中性點(diǎn)與大地之間，如圖1-6所示。單相接地電流超過規(guī)定的數(shù)值時，電弧將不能自行熄滅。圖1-6 單相接地時的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，可形成一個與接地電流大小接近相等、但方向相反的電感電流，對接地電流起補(bǔ)償作用，使接地點(diǎn)的電流減小或近于零，從而消除了接地點(diǎn)的電弧及由它所產(chǎn)生的

31、一切危害。此外，當(dāng)電流過零時電弧熄滅之后，消弧線圈的存在還能減小故障相電壓的恢復(fù)速度，從而減少電弧重燃的可能性。因此，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是確保安全運(yùn)行的有效措施。3中性點(diǎn)直接接地方式或經(jīng)低阻抗接地為了防止單相接地時產(chǎn)生間歇電弧過電壓，可以使中性點(diǎn)直接接地，如圖1-7所示。圖1-7 中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地時，故障相直接經(jīng)過大地形成單相短路，繼電器保護(hù)立即動作，開關(guān)跳閘，因此不會產(chǎn)生間歇性電弧。此外，由于中性點(diǎn)直接接地后，中性點(diǎn)電位為接地體所固定，不會產(chǎn)生中性點(diǎn)位移。因此發(fā)生單相接地時，其他兩相也不會出現(xiàn)對地電壓升高的現(xiàn)象，因此中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的供、用

32、電設(shè)備絕緣只需按相電壓考慮，而無需按線電壓考慮。這對110kV及以上的超高壓系統(tǒng)是很有經(jīng)濟(jì)技術(shù)價值的。因?yàn)楦邏弘娖鞯慕^緣問題是影響電器設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵。電器絕緣要求的降低，不僅降低了電器的造價，而且改善了電器的性能。因此我國110kV及以上超高壓系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)通常都采取直接接地的運(yùn)行方式。直接接地的運(yùn)行方式有以下特點(diǎn)： 發(fā)生單相接地時，形成單相對地短路，開關(guān)跳閘，中斷供電、影響供電的可靠性。 為了彌補(bǔ)上述不足，廣泛采用自動重合閘裝置。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在高壓架空電網(wǎng)中，大多數(shù)的一相接地故障都具有瞬時的性質(zhì)。在故障部分?jǐn)嚅_后，接地處的絕緣可能迅速恢復(fù)，開關(guān)自動合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，從而確保供電的

33、可靠性。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，單相接地時，短路電流很大，因此開關(guān)設(shè)備容量要選擇大些。同時由于單相短路電流較大，引起電壓降低，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外當(dāng)大短路電流在導(dǎo)體中流過時，周圍形成強(qiáng)大的磁場，會干擾附近通信線路。針對上述缺點(diǎn)，在大容量的電力系統(tǒng)中，為減小接地電流常采用中性點(diǎn)經(jīng)電抗器接地的方式。在現(xiàn)代化城市電網(wǎng)中，由于廣泛采用電纜取代架空線路，而電纜線路的單相接地電容電流遠(yuǎn)比架空線路的大，所以采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式往往也無法完全消除接地故障點(diǎn)的電弧，從而無法抑制由此引起危險(xiǎn)的諧振過電壓。因此我國部分城市的10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)采取低電阻接地的運(yùn)行方式。它接近于中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，必須

34、裝設(shè)單相接地故障保護(hù)。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，動作于跳閘，迅速切除故障線路，同時系統(tǒng)的備用電源投入裝置動作，投入備用電源，恢復(fù)對重要負(fù)荷的供電。由于這類城市電網(wǎng)，通常采用環(huán)網(wǎng)供電方式，而且保護(hù)裝置完善，因此供電可靠性是相當(dāng)高的。二、低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式我國220380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線N、保護(hù)線PE、保護(hù)中性線PEN。中性線（N線）的功能：一是用來接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線（PE線）的功能：用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備

35、的外露可導(dǎo)電部分(指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等)通過保護(hù)線接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時減少觸電危險(xiǎn)。保護(hù)中性線（PEN線）的功能：兼有中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）的功能。我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。保護(hù)接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的PE線或PEN線接地。根據(jù)供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)及電氣設(shè)備的接地方式，保護(hù)接地可分為三種不同類型：IT類、TN類以及TT類。1IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地的三相三線制系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分直接經(jīng)接地

36、體接地，如圖1-8所示。2TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)是中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式。根據(jù)電氣設(shè)備的不同接地方法，TN系統(tǒng)又分為以下三種形式。（1）TN-C系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)如圖1-9所示。這種系統(tǒng)的N線和PE線合用一根導(dǎo)線保護(hù)中性線（PEN線），所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分（如金屬外殼等）均與PEN線相連。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡或只有單相用電設(shè)備時，PEN線上有電流通過。這種系統(tǒng)一般能夠滿足供電可靠性的要求，而且投資小，節(jié)約有色金屬，所以在我國低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。 圖1-8 低壓配電的IT系統(tǒng) 圖l-9 TN-C系統(tǒng)（2）TN-S系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)如圖1-10所示。這種系統(tǒng)的N線和PE線是

37、分開的，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均與公共PE線相連。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是公共PE線在正常情況下沒有電流通過，因此不會對接在PE線上的其他用電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開，因此N線即使斷線也不影響接在PE線上的用電設(shè)備，提高防間接觸電的安全性。因此，這種系統(tǒng)多用于環(huán)境條件較差、對安全可靠性要求高及用電設(shè)備對電磁干擾要求較嚴(yán)的場所。（3）TN-C-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)如圖1-11所示。這種系統(tǒng)前部為TN-C系統(tǒng)，后部為TN-S系統(tǒng)(或部分為TN-S系統(tǒng))。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差且要求無電磁干擾的數(shù)據(jù)處理或具有精密檢測裝置等設(shè)備的場所。

38、圖l-10 TN-S系統(tǒng) 圖l-11 TN-C-S系統(tǒng)3TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)中的保護(hù)接地方式。如圖1-12所示，配電系統(tǒng)的中性線N引出，但電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置直接接地，與系統(tǒng)接地線無關(guān)系。當(dāng)發(fā)生單相接地、機(jī)殼帶電故障時，通過接地裝置形成單相短路電流，使故障設(shè)備電路中的過電流保護(hù)裝置動作，迅速切除故障設(shè)備，減少人體觸電的危險(xiǎn)。圖1-12 低壓配電的TT系統(tǒng)子任務(wù)二 工廠變配電所的主電路圖認(rèn)識 子任務(wù)目標(biāo)：1掌握電氣主電路圖的基本概念及形式。2掌握車間變電所的主電路圖的識別。3掌握總降壓變電所主電路圖的識別。工廠變配電所的主電路圖（main circ

39、uit diagram）是指變配電所中一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求連接起來，表示供配電系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱為主接線圖或一次電路圖。主電路圖一般繪成單線圖，圖中設(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號和文字符號表示。主電路圖的形式將影響配電裝置的布局、供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性以及二次接線、繼電保護(hù)等問題。典型的電氣主電路圖可分為有母線和無母線兩種形式。有母線主電路圖主要包括單母線接線和雙母線接線方式；無母線主要有橋形接線等方式。一、電氣主電路圖的基本形式1單母線接線如圖1-13所示，單母線接線的特點(diǎn)是整個配電裝置只有一組母線，所有電源進(jìn)線和出線都接在同一組母線上。每一回路均裝有斷路器QF和隔離開關(guān)QS。

40、斷路器用于在正?；蚬收锨闆r下接通與斷開電路。當(dāng)停電檢查斷路器時隔離開關(guān)作為隔離電器隔離電壓。單母線接線的特點(diǎn)是接線簡單，操作方便，投資少，便于擴(kuò)建；但可靠性和靈活性較差，當(dāng)母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時，各支路都必須停止工作，當(dāng)引出線的斷路器檢修時，該支路要停止供電。因此，單母線接線不能滿足不允許停電的重要用戶的供電要求，只適用于不重要負(fù)荷的中、小容量的變配電所。2單母線分段接線如圖1-14所示，當(dāng)引出線數(shù)目較多時，為提高供電可靠性，可用斷路器將母線分段，即采用單母線分段接線方式。正常工作時，分段斷路器可以接通也可以斷開。如果正常工作時，分段斷路器QF是接通的，則當(dāng)任意段母線故障時，母線繼電保

41、護(hù)動作跳開分段斷路器和接至該母線段上的電源斷路器，這樣非故障母線段仍能工作。當(dāng)一個分段母線的電源斷開時，連接在該母線上的出線可通過分段斷路器QF從另一段母線上得到供電。如果正常工作時分段斷路器QF是斷開的，則當(dāng)一段母線故障時，連在故障母線段上的電源斷路器在繼電保護(hù)的作用下跳開，非故障母線段仍能照常工作；但當(dāng)一分段母線的電源斷開時，連接在該母線上的出線會全部停電。 圖1-13 單母線接線 圖1-14 單母線分段接線3雙母線接線如圖1-15所示，雙母線接線有兩組母線（母線和母線），兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（以下簡稱母聯(lián)斷路器）連接；每一條引出線和電源支路都經(jīng)一臺斷路器與兩組母線隔離開關(guān)分

42、別接至兩組母線上。圖1-15 雙母線接線雙母線接線的特點(diǎn)為： 可輪流檢修母線而不影響正常供電。 檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時，只影響該回路供電。 工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復(fù)供電。 出線回路斷路器檢修時，該回路要停止工作。雙母線接線有較高的可靠性，廣泛用于出線帶電抗器的610 kV配電裝置中，當(dāng)3560 kV配電裝置的出線數(shù)超過八回和110 kV配電裝置的出線數(shù)為五回及以上時，也采用雙母線接線。4橋形接線如圖1-16所示，橋形接線適用于僅有兩臺變壓器和兩條出線的裝置中。橋形接線僅用三臺斷路器，根據(jù)橋回路（QF3）的位置不同，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線方式。橋形接線正常運(yùn)行時，三臺

43、斷路器均閉合工作。 （a）內(nèi)橋接線； （b）外橋接線圖1-16 橋形接線（1）內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線如圖1-16（a）所示，橋回路置于線路斷路器內(nèi)側(cè)（靠變壓器側(cè)），此時線路經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元。而變壓器支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。內(nèi)橋接線的特點(diǎn)為： l 線路操作方便。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。l 正常運(yùn)行時變壓器操作復(fù)雜。如變壓器T1檢修或發(fā)生故障，則需斷開斷路器QF1、QF3，使未故障線路L1供電受到影響，需經(jīng)倒閘操作，拉開隔離開關(guān)QS1后，再閉合QF1、QF3才能恢復(fù)線路L1工作，這將造成該側(cè)線路的短時停

44、電。l 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系；同時，出線斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。內(nèi)橋接線適用于兩回路進(jìn)線兩回路出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運(yùn)行的變電所。（2）外橋接線如圖11-16（b）所示，橋回路置于線路斷路器外側(cè)（遠(yuǎn)離變壓器側(cè)），此時變壓器經(jīng)斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點(diǎn)，構(gòu)成獨(dú)立單元；而線路支路只經(jīng)隔離開關(guān)與橋接點(diǎn)相連，是非獨(dú)立單元。外橋接線的特點(diǎn)為：l 變壓器操作方便。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，僅故障變壓器回路的斷路器自動跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。l 線路投入與切除時，操作復(fù)雜。當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時，需斷開兩臺斷路器

45、，并使該側(cè)變壓器停止運(yùn)行，需經(jīng)倒閘操作恢復(fù)變壓器工作，這會造成變壓器短時停電。l 當(dāng)橋回路發(fā)生故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。當(dāng)出線側(cè)斷路器發(fā)生故障或檢修時，造成該側(cè)變壓器停電。外橋接線適用于兩回路出線且線路較短、故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換的變電所。二、車間（或小型工廠）變電所的主電路圖1只裝有一臺主變壓器的小型變電所主電路圖只有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線接線。高壓側(cè)采用隔離開關(guān)斷路器的變電所主電路如圖1-17所示。這種主電路由于采用了高壓斷路器，因而變電所的停、送電操作十分靈活方便。同時，高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷

46、時均能自動跳閘。由于只有一路電源進(jìn)線，因而此種接線一般只用于三級負(fù)荷；如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連，則可用于二級負(fù)荷。圖1-17 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)斷路器的變電所主電路2裝有兩臺主變壓器的小型變電所主電路圖高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖1-18所示。這種主電路的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。這種主電路可供一、二級負(fù)荷。圖1-18 高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路如圖1-19所示。這種主電路適用于裝有兩臺及以上主

47、變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。當(dāng)任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，可很快恢復(fù)整個變電所的供電，此電路可供二、三級負(fù)荷；有聯(lián)絡(luò)線時，可供一、二級負(fù)荷。圖1-19 高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路三、總降壓變電所主電路圖對于電源進(jìn)線電壓為35 kV及以上的大、中型工廠，通常先經(jīng)工廠總降壓變電所將電壓降為610 kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所降為一般用電設(shè)備所需的電壓(如220 V/380 V)。工廠總降壓變電所一般設(shè)變壓器12臺，電源進(jìn)線12回，電壓為35110 kV/610 kV。1一次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路一

48、次側(cè)采用橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖1-20所示。在這種主電路中，一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進(jìn)線之間，內(nèi)橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器；外橋形接線斷路器處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向。這種主電路的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。2一次、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路如圖1-21所示，這種主電路兼有上述橋式接線運(yùn)行靈活的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負(fù)荷，適于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 圖1-20

49、 一次側(cè)采用內(nèi)橋形接線、二次側(cè)采用 圖1-21 一、二次側(cè)均采用單母線分段的 單母線分段的總降壓變電所主電路 總降壓變電所主電路子任務(wù)三 變配電所的安裝及運(yùn)行子任務(wù)目標(biāo)：1了解變配電所的分類及作用。2掌握變配電所所址的布置與選擇的原則及方法。3掌握變配電所主變壓器的選擇方法。4掌握變配電所的運(yùn)行方式及注意事項(xiàng)。在電力網(wǎng)中，變配電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的重要中間環(huán)節(jié)。發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)和用戶的用電設(shè)備額定電壓較低，因此為了把電能送到較遠(yuǎn)的地區(qū)，減少送電過程中的電能損耗，需要把發(fā)電廠內(nèi)的電壓升高，然后經(jīng)線路輸送到用電地區(qū)，經(jīng)降壓變壓器降壓，再分配給用戶。這就是變配電所的主要作用，其中變電所的作用是接受電

50、能、變換電壓和分配電能，而配電所的作用是接受電能和分配電能。兩者的區(qū)別主要是變配電所設(shè)有電力變壓器。在實(shí)際工作中為了節(jié)約占地和投資，通常是把變電、配電設(shè)備裝設(shè)在同一設(shè)施內(nèi)，故稱為變配電所。一、變配電所的認(rèn)識1變配電所的分類及作用 變配電所由電力變壓器和室內(nèi)、外配電裝置以及繼電保護(hù)、自動裝置及監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)變配電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，可以將其分為升壓變配電所和降壓變配電所。升壓變配電所通常與大型發(fā)電廠結(jié)合在一起，在發(fā)電廠電氣部分中裝有升壓變壓器，把發(fā)電廠的電壓升高，通過高壓輸電網(wǎng)將電能送向遠(yuǎn)方。降壓變配電所設(shè)在用電中心，將高壓的電能適當(dāng)降壓后，向該地區(qū)用戶供電。因供電范圍不同，變配電所

51、可分為一次變配電所（樞紐變配電所）和二次變配電所。工廠企業(yè)的變配電所可分為總降壓變配電所和車間變配電所。（1）一次變配電所（樞紐變配電所）簡稱一次變，位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，匯集多個電源，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，主要從220kV及以上的輸電網(wǎng)受電，電壓等級一般為330500kV，經(jīng)過一次變后將電壓降到35110kV，供給較大范圍的用戶。一次變通常采用雙繞組變壓器，也有些裝設(shè)三繞組變壓器，將高壓降為兩種不同的電壓，與相應(yīng)電壓級的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。一次變的供電范圍較大，是系統(tǒng)與發(fā)電廠聯(lián)系的樞紐，故有時稱之為樞紐變配電所。（2）二次變配電所二次變配電所的電壓等級一般為220330kV，匯集23個

52、電源和若干線路，高壓側(cè)起交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，同時降壓對一個區(qū)域供電。（3）總降壓變配電所總降壓變配電所是對工廠企業(yè)供電的樞紐，故又稱為中央變配電所。它與二次變配電所的情況基本相同，也是從一次變單獨(dú)引出的35110kV網(wǎng)絡(luò)直接受電，經(jīng)電力變壓器降壓至610kV，對工廠企業(yè)內(nèi)部供電。一個大型企業(yè)，可能要建設(shè)多個總降壓變配電所，分別對各分廠和車間供電。對于小型企業(yè)，可幾個企業(yè)共用同一個總降壓變配電所。（4）車間變配電所電壓一般為35110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電。車間變配電所位于配電線路末端，接近負(fù)荷處，主要從總降壓變配電所引出的610 kV廠區(qū)高壓配電線路受電，將電壓降至低

53、壓380220V對各用電設(shè)備直接供電。變配電所的規(guī)模一般用電壓等級。變壓器容量和各級電壓的出線回路數(shù)表示。車間變配電所按其主變壓器的安裝位置來分，有下列類型： 車間附設(shè)變配電所。 車間內(nèi)變配電所：變配電所四面都在車間內(nèi)部。車間內(nèi)變配電所適于負(fù)荷很大而且固定的大型車間。 露天變配電所。 獨(dú)立變配電所：變配電所建在距車間1225m外的獨(dú)立的建筑物內(nèi)。獨(dú)立變配電所的建筑費(fèi)高，一般用于需遠(yuǎn)離有腐蝕或易燃易爆危險(xiǎn)的場所。 桿上變電臺。 地下變配電所。 樓上變配電所。 成套變配電所。 移動式變配電所。2變配電所電氣系統(tǒng)的認(rèn)識變配電所的電氣系統(tǒng)，按其作用的不同分為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)是直接生產(chǎn)、輸送

54、和分配電能的設(shè)備（如電力變壓器、電力母線、高壓輸電線路、高壓斷路器等）及其相互間的連接電路；對一次系統(tǒng)的設(shè)備起控制、保護(hù)，調(diào)節(jié)、測量等作用的設(shè)備稱為二次設(shè)備，如控制與信號器具、繼電保護(hù)及安全自動裝置，電氣測量儀表、操作電源等。二次設(shè)備及其相互間的連接電路稱為二次系統(tǒng)或二次回路。二次系統(tǒng)是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，是發(fā)電廠及變配電所電氣系統(tǒng)的重要組成部分。二次回路設(shè)備通常為低壓設(shè)備，二次系統(tǒng)是通過電壓互感器與電流互感器與一次系統(tǒng)相聯(lián)系的。（1）變配電所一次設(shè)備 變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路稱為一次電路（primary circuit）或稱主電路(主接線)。一次電路中所有的

55、電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備（primary equipment）或一次元件。一次設(shè)備的圖形符號和文字符號如表l-2所示。表1-2 常用一次設(shè)備的圖形符號和文字符號序 號設(shè)備名稱圖形符號文字符號序 號設(shè)備名稱圖形符號文字符號1雙繞組變壓器T或TM9具有兩個二次繞組的電流互感器TA2三繞組變壓器T或TM10電壓互感器TV3電抗器L11三繞組電壓互感器TV4分裂電抗器L12母線WB5避雷器F13斷路器QF6火花間隙F14隔離開關(guān)QK7電力電容器C15負(fù)荷開關(guān)QL8有一個二次繞組電流互感器TA16隔離插頭或插座Q或QS續(xù)表 序 號設(shè)備名稱圖形符號文字符號序 號設(shè)備名稱圖形符號文字符號17熔斷器FU21接觸器K或KM18跌落式熔斷器FU22電纜終端頭W19熔斷器式負(fù)荷開關(guān)Q23輸電線路WL或L20熔斷器式隔離開關(guān)Q24接地一次設(shè)備按其功能分為以下幾類： 變換設(shè)備，其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來改變電壓或電流。例如，電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 控制設(shè)備，其功